JP2004349325A

JP2004349325A - Light wavelength converter and its manufacturing method

Info

Publication number: JP2004349325A
Application number: JP2003141995A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Fujioka; 義治藤岡; Ken Ito; 謙伊藤; Akio Konuki; 明男小貫; Naomi Fujioka; 直美藤岡
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2004-12-09
Also published as: US20040233512A1

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light wavelength converter which is improved in efficiency of optical coupling with a laser ray source so as to reduce the energy loss to the irreducible minimum. <P>SOLUTION: A core layer 12 added with rare-earth elements represented by lanthanum series is laminated on a substrate 13 having a lower refractive index than the core layer 12 through a thin film deposition technique, such as a sputtering process, a CVD (chemical vapor deposition) process, an evaporation process or the like. A substrate 14 of the same material with the substrate 13 is laminated on the core layer 12 for the formation of the laminate. The laminate is cut out as wide as prescribed and subjected to lapping. Furthermore, substrates 15 and 16 are bonded to the cut surfaces of the laminate so as to form an optical waveguide having a structure composed of the core layer 12 and the clad layers (substrates 13 to 16) covering the core layer 12. Furthermore, optical film mirrors M1 and M2 are formed on the end faces of the optical waveguide, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アップコンバージョン技術によりレーザ光から可視光線や紫外線などを得るための光波長変換器およびその製造方法に関する。特に本発明は、高出力レーザ光を得るための光波長変換器およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学記録媒体のデータ読み取り／書き込みなどの用途に、レーザ光源装置が用いられる。また近年では高出力型の光源装置の研究が行われ、プロジェクションＴＶ、液晶プロジェクター、あるいは交通信号などの用途への適用が検討され始めている。このような用途においては出力光波長をある程度任意に設定できることが要求されるが、短波長領域の光をレーザ光源から直接に、しかも高出力で得ることは難しい。そこで、アップコンバージョン技術によりレーザ光源の出力光波長を変換することが行われている。
【０００３】
アップコンバージェンスとは、Ｅｒ（エルビウム），Ｐｒ（プラセオジウム）などのランタン系希土類元素を添加した光ファイバなどの光学媒体に励起光（例えば赤外光）を導入することにより希土類金属を高エネルギー準位レベルに励起する。そして、希土類金属が定常状態に移行することによりエネルギー準位の差分に相当する波長のレーザ光を取り出すという技術である。この技術によれば、赤外光を例えば青色領域の可視光や紫外線などの短波長光に変換することができる。
【０００４】
ところで、半導体レーザ光源の出力を高くするには、発光層をスロー軸方向に拡大する必要がある。このためレーザ出力光の形状の非対称性が著しくなることが知られている。例えば高出力型の赤外線半導体レーザの出射形状は、ファスト軸方向に１〜２μｍであるのに対してスロー軸方向に数１００μｍ程度の広がりを持ち、スロー軸方向への広がりがファスト軸方向に対して極端に広い。これに対し励起用光ファイバのコア径は１０μｍ前後であるため、両者の光結合効率を確保することが非常に困難である。複雑な光学系を用い、光源とファイバとの位置を如何に高精度に合わせたとしても、既存の技術により得られる結合効率は高々１０％にも満たない。
【０００５】
さらに、励起用光ファイバの材質は、フォノンエネルギーの小さい重金属弗化物ガラスが一般的である。ところがこのガラスは結晶化しやすく、ファイバ化が困難である。またこの種の用途への使用に最も多く検討されているＺＢＬＡＮ（ＺｒＦ４−ＢａＦ２−ＬａＦ３−ＡｌＦ３−ＮａＦ）系のガラスは湿度に対する耐侯性が悪く、経年変化の度合いが大きいと言う不具合を持つ。
【０００６】
なお、関連する技術が下記特許文献１および２に開示される。特許文献１に記載の技術によれば、アルカリ金属あるいはアルカリ土金属を含まない光学増幅器および光ファイバ用のガラスが提供される。この文献には、情報通信に利用される１〜２ｎｍの赤外帯域のレーザ光を得ることの可能な、希土類を添加した平面型の光学導波路構造体が開示される。特許文献２には、アップコンバージェンスへの応用ではないものの、内部損失の低減を図ることの可能な光導波路が開示される。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１０５９６５号公報（段落番号［００３４］〜［００４１］、図４）
【０００８】
【特許文献２】
特開平７−３３３４５２号公報（段落番号［００３４］〜［００４１］、図４）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように既存のアップコンバージョン技術には、高出力レーザ光の形状が著しく偏平であることから励起用ファイバとの結合効率を高めることが難しく、エネルギーの損失が大きいという不具合がある。結合効率を少しでも高めるためには、非球面レンズなどを用いた複雑な光学系や高精度な位置合わせ制御を必要とするため、デバイスのサイズが大きくなったり、製造上の歩留まりが悪いという不具合も生じる。またこのような対策を如何に講じたとしても、得られる結合効率は高々１０％程度に留まり、さらなる技術改良が待たれている。
【００１０】
さらに、希土類の発光効率をアップさせるためにコア材として使用されるフッ化物ガラスは、作成時において結晶化、気泡の混入などへの対策を講じることが必要であり、窒素中に封入するなどといった煩雑な処理を要する。またこの種のガラス材は湿度に弱く、経年変化の度合いが大きいという不具合を持つ。
【００１１】
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、レーザ光源との光結合効率を高められ、これによりエネルギーロスを最小限に抑えることの可能な光波長変換器とその製造方法を提供することにある。また本発明の別の目的は、組成の制限を緩和し、簡易に製造することの可能な光波長変換器とその製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係わる光波長変換器は、希土類を添加した励起媒体（例えばコア層１２）にレーザ光を入射して当該レーザ光の波長を変換する光波長変換器において、前記励起媒体よりも屈折率の低い平板状の第１の光学部材（例えば基板１３）に前記励起媒体を膜状に積層し、その積層面に前記励起媒体よりも屈折率の低い第２の光学部材（例えば基板１４）を積層した層状部材からなる直方体状部材（例えば部材３３）と、この直方体状部材の長手方向と平行でかつ前記積層面と直交する面に接合されそれぞれ前記励起媒体よりも屈折率の低い第３および第４の光学部材（例えば基板１５，１６）と、前記直方体状部材の長手方向の両端面にそれぞれ形成されレーザ共振器構造を形成する第１および第２の反射性部材（例えば光学膜ミラーＭ１，Ｍ２）とを具備することを特徴とする。
【００１３】
このような手段を講じることにより、励起媒体はその四面が基板で挟み込まれ、積層の厚みと、直方体状部材の幅と、直方体状部材の長手方向長さに応じた短冊状の形状となる。第１および第２の反射性部材はその長手方向に対する端面に形成され、一方の端面にレーザ光が入射されるとレーザ共振が生じてレーザ光はより短い波長に波長変換される。
【００１４】
しかもレーザ入射端面の形状は、励起媒体の積層の厚みと直方体状部材の幅とを辺とする長方形となる。これは、半導体レーザの出射面の形状と相似形である。もちろん、励起媒体の積層の厚みと直方体状部材の切り出し幅を調節することで、半導体レーザの出射面と同じ形状にすることも容易に可能である。すなわち本発明によれば、コアとなる励起媒体の形状をレーザ光の出射形状に合わせた形状で成形することが容易に可能となる。従って複雑な光学系を必要とせず、レーザ光源と光波長変換器との光学的結合を飛躍的に高められ、エネルギーの損失を少なくすることが容易にできるようになる。
【００１５】
また本発明によれば、スパッター、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、蒸着などのいわゆる薄膜形成技術によりコアを形成することができるので、結晶化、気泡などの発生にとらわれることなく、容易に、かつ組成や材質を制限されること無く製造手順を進行させることが可能になる。これにより発光効率が最も良好なコア材質を選定することもでき、波長変換効率をさらにアップさせることができる。
【００１６】
また本発明によれば、励起媒体は４つの基板でその四面を挟まれる格好となる。これによりレーザ光の入射端面、出射端面に反射性部材を形成することが容易になり、しかも基板および反射性部材の保護効果により励起媒体の耐候性を高められる。もちろん、ファイバ形状に形成するといった処理を必要としないことから、基板自体の材質をより耐候性や経年変化への耐性の高いものにすることもできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施の形態に係わるアップコンバージェンス光導波路１１を示す斜視図である。このアップコンバージェンス光導波路１１は、高出力型半導体レーザ（ＬＡＳＥＲＤｉｏｄｅ：以下ＬＤと表記する）から入射されるレーザ光を光導波路構造体の内部でアップコンバージョンし、入射光よりも波長の短い光を出射する。このアップコンバージェンス光導波路１１は、例えばプロジェクションＴＶの内部で、画像表示に必要なＲＧＢ光を生成する用途などに用いられる。
【００１８】
図１において、コア層１２はガラスなどの基板１３，１４，１５，１６に覆われる。コア層１２は、Ｅｒ，Ｐｒ，Ｙｂ（イッテルビウム）などの希土類が添加されたフッ化物ガラスをスパッターリング、ＣＶＤ、蒸着などのいわゆる薄膜形成技術により基板１３上に膜状に積層することで形成される。基板１４，１５，１６は、上記薄膜形成技術または溶融接合、接着などの手法によりコア層１２を覆うように形成され、その光学屈折率をいずれもコア層１２よりも小さくする。これによりコア層１２をコアとし、基板１３，１４，１５，１６をクラッドとする光導波路構造が形成される。
【００１９】
アップコンバージェンス光導波路１１の両端は光学研磨レベルに仕上げられ、レーザ入射端１７に光学膜ミラーＭ１、レーザ出射端１８に光学膜ミラーＭ２が形成される。光学膜ミラーＭ１には、入射される赤外光に対して１００％の透過率を持たせ、赤色光または緑色光に対して１００％の反射率を持たせる。光学膜ミラーＭ２には、赤色光または緑色光に対して５〜９０％の透過率を持たせ、赤外光に対して１００％の反射率を持たせるようにする。いずれの光学膜ミラーＭ１，Ｍ２もいわゆるハーフミラーである。これによりレーザ共振器が形成され、レーザ入射端１７から入射される赤外光がコア層１２において励起されて波長変換され、レーザ出射端１８から出力される。
【００２０】
図２は、高出力型ＬＤ１の出射光端面を示す図である。一般的に、半導体レーザの発光層７はファスト（Ｆａｓｔ）軸方向に数μｍの厚みを、スロー軸方向にその数倍の幅を有するが、その出力が大きくなるほどにスロー軸方向への広がりが大きくなる。近年の赤外レーザでは発光層の厚みが１−２μｍであるのに対し、幅は数百μｍにも及ぶものがある。図１のアップコンバージェンス光導波路１１のレーザ入射端１７およびコア層１２は、このように偏平な発光層の形状に合わせて形成することができる。
【００２１】
図３は、図１のアップコンバージェンス光導波路１１の作用原理を説明するための横断面図である。図３において、高出力型ＬＤ１から出射される赤外線レーザ光２１は、光学系２０を介してアップコンバージェンス光導波路１１のレーザ入射端１７に集光される。そうするとコア層１２の希土類イオンが励起され、エネルギー準位の遷移により赤または緑帯域の可視光が生成される。すなわちコア層１２内でレーザ共振が生じることにより赤、または緑帯域のレーザ光２２が生成出力される。
【００２２】
図４〜図９は、図１のアップコンバージェンス光導波路１１を製造する手順を示す図である。図４は、基板１３上にコア層１２が所定の厚みで積層された状態を示す。この状態の部材に符号３０を付す。
図５は、部材３０のコア層１２の積層面に基板１４を重ねて接合した状態を示す。この状態の部材に符号３１を付す。基板１４は、例えば部材３０と重ねられた状態で加圧しつつ、コア層１２の転移転または軟化点付近の温度にまで加熱することにより溶融接合される。または、基板１４は、光学的な吸収が少なく屈折率がコア層１２よりも小さい有機接着剤（図７に表示、符号を３５とする）を介して部材３０に接着される。
【００２３】
図６は、部材３１をその厚み方向に対して直交する方向（図中、水平方向）に所定の幅ｔ１で切断し、直方体状の形状をなす部材３３が切り出された状態を示す。図示されるように、部材３３はその切断面に沿って長手方向を有する。切り出し工程の直後においては部材３３の切断面が粗く乱れているため、例えばラッピングなどの手法により、切断面はいわゆる光学面研磨に仕上げられる。
【００２４】
図７は、部材３３に基板１５が接合された状態を示す。この状態の部材に符号３６を付す。基板１５は、部材３３に対して加圧加熱接合用の封着ガラス膜３４を介して溶融接合される。封着ガラス膜３４の屈折率は、コア層１２の屈折率よりも小さい。または、基板１５は、部材３３に対して有機接着剤３５を介して接着接合される。なお次の図８に示されるように、コア層１２の幅を部材３３の長手方向に対して変えるようにしても良い。
【００２５】
図８は、コア層１２の幅を部材３３に対して変化させた状態を示す図である。すなわち、部材３６のコア層１２の露出面３７を研削または光学面研磨することにより、コア層１２の幅を変化させることができる。例えばその両端の幅をＴ１，Ｔ２とし、Ｔ１＞Ｔ２とした、いわゆるテーパー形状に仕上げることも可能である。より幅の広い端面を励起光入力端とし、幅の狭い端面を波長変換されたレーザ光の取り出し端とすることでＬＤとの結合効率をさらに高められるとともに、コア層１２の内部における励起光密度をアップさせて出力光強度を稼ぐことも可能になる。
【００２６】
図９は、部材３６に基板１６が接合された状態を示す。基板１６は部材３６に対して封着ガラス膜３４または有機接着剤３５を介して接合される。この状態の部材の両端面３８，３９は光学面研磨され、研磨された状態の端面３８に光学膜ミラーＭ１が、端面３９に光学膜ミラーＭ２がそれぞれ形成される。以上の手順を経て本実施形態のアップコンバージェンス光導波路１１が完成される。
【００２７】
端面３８を励起光の入射側とし端面３９をレーザ光の出力側とすると、光学膜ミラーＭ１に、励起光に対する略１００％の透過率を持たせ、波長変換されたレーザ光に対する略１００％の反射率を持たせる。また光学膜ミラーＭ２には、励起光に対する略１００％の反射率を持たせ、波長変換されたレーザ光に対しては略５〜９０％の透過率を持たせるようにする。これによりコア層１２内にレーザ共振器構造が形成され、励起光はより短い波長に波長変換されて端面３９から出力される。このような光学膜ミラーＭ１，Ｍ２は、例えば誘電体薄膜により形成することができる。
【００２８】
図１０は、以上の手順をまとめたフローチャートである。図１０に示されるように、まず基板１３の一方の板面にスパッターリング、ＣＶＤ、蒸着などの薄膜形成技術によりコア層１２を積層する（ステップＳ１）。次に、基板１４をコア層１２の積層面に重ねて、溶融または接着などの手法により積層する（ステップＳ２）。
【００２９】
次に、ステップＳ２までの工程により形成された部材３１を所定の切り出し幅ｔ１で複数に分割し、部材３３を切り出す（ステップＳ３）。次に、部材３３の両断面を光学面になるように研磨する（ステップＳ４）。次に、部材３３の研磨面に基板１５，１６を溶融または接着などの手法により接合する（ステップＳＳ５）。
【００３０】
次に、ステップＳ５までの工程により形成された部材の長手方向の端面３８，３９を光学面になるように研磨する（ステップＳ６）。そうして、研磨された両端面に光学膜ミラーＭ１，Ｍ２を形成する（ステップＳ７）。
【００３１】
図１１は、上記手順により形成されるアップコンバージェンス光導波路１１の断面図である。図１０において、断面中央付近に形成されるコア層１２は、基板１４〜１６に囲まれる。図１０においては、各基板１４〜１６は光学膜４１を介してコア層１２に接合される。光学膜４１は、各基板１４〜１６の溶融による変質層でも良いし、有機接着剤３５でも良いし、あるいは例えばＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）などの薄膜でもよい。要するに、コア層１２を取り囲む光学膜４１の屈折率をコア層１２の屈折率よりも小さくする。これにより光学膜４１がクラッド層としての役割を果たし、励起光はコア層１２内部に閉じ込められる。
【００３２】
光学膜４１をクラッド層とすることにより、基板１４〜１６の屈折率は任意である。これにより基板１３〜１６の材質の選択の幅が広がり、加工性、耐候性、熱膨張特性、熱伝導特性などに適した材料を任意に選択することが可能となる。逆に光学膜４１を設けない場合には、コア層１２に直接に接する基板にクラッド層としての役割を持たせることになる。この場合クラッド層となる基板の材質は制限されるが、製造工程を簡略化することができる。
【００３３】
このように本実施形態では、ランタン系に代表される希土類を添加したコア層１２を、スパッター、ＣＶＤ、蒸着などの薄膜形成技術により、コア層１２よりも屈折率の低い基板１３上に積層する。次に基板１３と同様の材質の基板１４をコア層１２の積層面に重ねて積層し、所定の幅に切り出して研磨（ラッピング）する。さらに、その切断面に基板１５，１６を接合し、略短冊状のコア層１２をクラッド層（基板１３〜１６）で覆う形状の光導波路を形成する。さらに、光導波路の端面に光学膜ミラーＭ１，Ｍ２を形成するようにしている。
【００３４】
図１２は、アップコンバージェンスを実現するための従来の構成を、比較のため示す図である。従来では、励起媒体として希土類を添加した直径１０μｍ程度の光ファイバ５，６が使用される。光ファイバ５には例えばＥｒ，Ｐｒなどがドープされ、光ファイバ６にはＴｍ（ツリウム）などがドープされる。
【００３５】
各光ファイバ５，６の端面にはそれぞれ光学膜ミラーＭ１とＭ２、光学膜ミラーＭ３とＭ４が形成され、レーザ共振器１０−１，１０−２が形成される。図１２において高出力型ＬＤ１から出力されるレーザ光は、非球面レンズ２を介して初段のレーザ共振器１０−１に入射され、アップコンバージョンされる。これにより例えば赤外光領域のレーザ光が赤、または緑領域に変換される。この波長変換光出力は次段のレーザ共振器１０−２に入射されてさらにアップコンバージョンされ、青、または紫外線領域のレーザ光が得られる。
【００３６】
図１３は、光ファイバ５，６の構成を示す模式図である。光ファイバ５，６は、希土類がドープされたコア３とそれを輪状ないし柱状に取り囲むクラッド４とからなる。その断面形状が、レーザ共振器１０−１，１０−２の入射端面形状となる。
【００３７】
図１２のような構成においては、高出力型ＬＤ１から出射されるレーザ光の形状と初段のレーザ共振器１０−１の入射端面形状とが著しく異なる。このことから光結合効率が劣化し、エネルギーのロスが大きい。また非球面レンズ２などの複雑な機構をもつ光学系を必要とし、また精密な光軸あわせが必要となる。よって製造工程が複雑になったり、サイズが大型化するなどといった不具合がある。
【００３８】
また光ファイバ５，６の材質には変換効率を高めるためフッ化物系のガラスを用いる必要がある。この種のガラスはＺＢＬＡＮ（ＺｒＦ４−ＢａＦ２−ＬａＦ３−ＡｌＦ３−ＮａＦ）に代表されるように非常に耐候性が悪く、特に湿度に対しては窒素（Ｎ２）雰囲気中で保護して使用しなければならず、使い勝手が良いとは言えない。さらにこの材質は結晶化し易く、ファイバ化にあたっては精密な温度管理を必要とする。これらのことから製造工程が非常に煩雑になる。
【００３９】
これに対し本実施形態によれば、励起媒体としてのコア層１２を高出力型ＬＤ１から出射されるレーザ光の形状とほぼ同じに形状にして、最初から形成することができる。これにより光結合効率を飛躍的に高められ、エネルギーの損失を最小限に抑えることができる。しかも複雑な光学系を必要とせず、つまり光学系２０は円筒レンズなどの簡単なもので良く、さらに光軸合わせも平易に実施することができる。
【００４０】
さらに、本実施形態のアップコンバージェンス光導波路１１は、いずれも薄膜形成や接合などといった手法を主体とする工程により製造されるため、非常に簡易な手順により製造することができる。しかも、その形状および製造手順から、コア層１２や基板１３〜１６の材質や組成においても特筆すべき制限事項は無い。よって結晶化、気泡などの発生にとらわれることなく、コア層１２の発光効率や基板１３〜１６の耐環境性能を主眼として材料を選ぶことが可能になる。
【００４１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態につき説明する。第１の実施形態においては、図３に示されるようにコア層１２を単層膜で形成した。この構造は図１２のレーザ共振器１０−１と対比し得るもので、赤外光を例えば長波長の可視光領域にまで変換することができる。ここでは、赤外光から長波長領域を経て、さらに波長の短い青、紫外光領域にまで変換することの可能な形態につき説明する。
【００４２】
図１４は、本実施形態に関わるアップコンバージェンス光導波路１１の断面図である。図１４において、コア部Ｃは複数のコア層１２，２３を備える。コア層２３は２つのコア層１２に上下に挟まれて形成される。すなわちコア部Ｃは、厚み方向に３つの副層を備える。
【００４３】
これらの副層は、図１０のステップＳ１における積層工程を複数繰り返すことにより形成される。すなわち、基板１３の一方面にコア層１２を積層したのち、さらにコア層２３を積層し、それに重ねてコア層１２を積層することで、図１４に示されるような３層のコア部Ｃを形成することができる。以下の製造手順は図１０と同様である。
【００４４】
本実施形態では、図１４のコア層２３の屈折率を、コア層１２の屈折率よりも大きくする。これによりコア部Ｃに入射されたレーザ光を、コア部Ｃ内に閉じ込めた状態でレーザ発振させることができる。またコア層２３の組成はコア層１２と異なり、Ｅｒなどに加えてＴｍなども添加される。
【００４５】
図１５は、図１４のアップコンバージェンス光導波路１１の作用原理を説明するための横断面図である。図１５において符号Ｍ３，Ｍ４は光学膜ミラーである。光学膜ミラーＭ３を介してアップコンバージェンス光導波路１１に入射された赤外線レーザ光２１は、まずコア層１２において、中間波長としての赤、または緑帯域にまでアップコンバージョンされる。この中間波長光は光学膜ミラーＭ３，Ｍ４間を往復することによりコア層２３に達し、さらに、青、紫外帯域などの領域にまでアップコンバージョンされる。
【００４６】
一般に、青、紫外帯域などの短波長領域のレーザ光は、エネルギーが高いことから赤外レーザ光からの直接的な波長変換により得ることが難しい。そこで本実施形態では、組成の異なる副層を積層してコア部Ｃを形成することにより、いわゆる二段励起を実施できるようにすることで、赤外光から短波長領域のレーザ光を得られるようにしている。
【００４７】
二段励起手法は、例えば図１２に示す構成などにより一般に知られている。しかしながら図１２においては、レーザ共振器１０−１から出力される中間波長光を再度集光してレーザ共振器１０−２に導入する際に光結合損失が生じるため、エネルギーロスとなる。これに対し本実施形態では、中間波長光が外部に暴露されることなく、コア部Ｃのみにおいて赤外光をアップコンバージョンすることが可能となり、多くのエネルギーを要する波長変換を高い効率で実現できる。
【００４８】
（第３の実施形態）
図１６は、本発明に関わるアップコンバージェンス導波路の第３の実施形態を示す図である。このアップコンバージェンス導波路のコア層１２は、図１６（ａ）に示されるようにジグザグ状にパターニングして形成される。このようなパターンは、半導体製造技術に用いられるフォトエッチングプロセスにより形成することができる。すなわち図１６（ｂ）に示すように、コア層１２は基板１３上に積層され、その状態からフォトエッチングプロセスにより不要部分が除去される。所望のパターンが形成されたのち、コア層１２は例えば有機接着剤３５を介して基板１４と接合される。
【００４９】
図１７は、図１６のアップコンバージェンス導波路のＡ−Ａ断面図である。ジグザグパターンが形成されることにより、Ａ−Ａ断面にはコア層１２のパターンが規則的に現れる。
【００５０】
図１６（ａ）のジグザグパターンは、複数の屈折部が基板１３，１４の端面に露出するように形成され、その露出面に励起用レーザ光および発振光を全反射する光学膜ミラーＭ５が形成される。またレーザ入射端面には光学膜ミラーＭ１が形成され、レーザ出射端面には光学膜ミラーＭ２が形成される。波長８３５ｎｍの赤外光を全透過させ、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の可視光を全反射させるように光学膜ミラーＭ１の透過率を決定するとレーザ共振器構造が形成され、入射された赤外線レーザ光２１はコア層１２において波長変換されてレーザ光２２として出力される。
【００５１】
図１６に示すようなパターンを形成することにより、アップコンバージェンス導波路の長さを延長することが容易にできる。すなわち既存のアップコンバージョン技術では光ファイバの長さが数メーターにも及ぶものがあるが、本実施形態によれば、このように長い光導波路を比較的簡単に実現することが可能になる。
【００５２】
なお図１７に示されるように本実施形態においてはコア層１２として単層膜を示したが、図１４、図１５に示されるようにコア層１２を多層構造で形成する場合にも同様の製造工程を適用することが可能である。
【００５３】
図１８は、本実施形態におけるコア層１２のパターンの別の例を示す図である。この構成においてはコア層１２はいわゆる蛇行状に形成される。これによりパターンの屈曲部においてミラー膜を必要とせず、製造プロセスを簡略化できる。
【００５４】
フォトエッチングプロセスによれば、例えば螺旋状パターンなどの他の種々のパターンを形成することができる。要するにコア層１２を一筆書き状にパターニングして形成することにより、光導波路の長さを容易に延伸することができる。
【００５５】
このように本実施形態によれば、フォトエッチングプロセスによりコア層１２の形状を自由に決めることができ、これによりコア層１２の長さを省サイズで延伸することができ、効率の良い波長変換を実現できる。
【００５６】
以上のように上記各実施形態によれは、例えば以下の効果を得ることができる。すなわち本実施形態によれば、高出力型ＬＤ１から出力される励起光の出射形状に相当する形状を有する、略長方形のコア層１２を容易に形成することができる。よって、直径が１０μｍ程度のアップコンバージョンファイバに励起光を導入する従来技術に比較して、レンズ系を簡素化でき、位置調整が容易に行え、しかも励起光の導入効率を大幅に改善したアップコンバージェンス光導波路を形成できる。
【００５７】
またコア層１２はスパッター、ＣＶＤ、蒸着などの手法により形成される。よって、たとえ弗化物ガラスなどの素材を用いても結晶化、気泡などの発生を考慮する必要が無い。同様に、従来ではファイバ形状を形成する目的で多量に添加される弗化物元素も、ほとんど必要としない。このため希土類イオンを最も効率よく励起させることのできるガラス組成が選定することが可能となる。
【００５８】
これらのことから上記各実施形態によれば、レーザ光源との光結合効率を高められ、エネルギーロスを最小限に抑えることの可能な光波長変換器とその製造方法を提供することができる。また、組成の制限を緩和し、簡易に製造することの可能な光波長変換器とその製造方法を提供することができる。
【００５９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
図１９および図２０は、本発明の他の実施の形態に係わるアップコンバージェンス光導波路１１を示す図である。図１９においては、コア層１２の長手方向にその断面積（または幅あるいは厚み）を変化させたアップコンバージェンス光導波路１１が示される。このような形態は、薄膜形成プロセスまたはラッピングプロセスにおける処理により実現できる。すなわちコア層１２を、励起光の導入側または発光レーザの取り出し側から中央部に至るにつれ徐々に厚みを薄くするか、幅を狭くした形状としても良い。このようにすることで、光結合効率およびレーザ光の取り出し効率を容易に高められるとともに、コア層１２内の励起光密度を高めて波長変換効率をさらに高めることができる。
【００６０】
図２０は、ＳｉＯ２などの酸化物または非吸収帯域の広いフッ化物膜４３とＰｒ，Ｅｂ，Ｔｍの希土類、またはこれらの希土類をドープしたフッ化物膜４２とを交互に積層した多層膜を、クラッド層となる光学膜４１を介して基板１３，１４により挟み込んで形成したガラス膜４４を示す。特にフッ化物膜４２の組成は、単にレーザ発光を効率良く行うためのみの組成とすることができ、発光した光はＳｉＯ２などの酸化膜または非吸収帯域の広いフッ化物膜４３で伝播される。また光学膜４１は、例えばＭｇＦ２などの低屈折率の素材を用いて形成する。
【００６１】
このような構成にすることにより、全ての膜を単元素または２乃至３元素により形成することが可能となる。これにより、希土類添加ガラス膜を成膜する際に生じ易い組成の変化、偏析などを防止することができる。また、遠赤外から紫外領域に渡って、光吸収を少なく透過率を良好に保つことができる。すなわち光透過率の劣化と光吸収の増加を抑えることができ、これは、高出力の紫外線レーザ光を得る際に特に有利となる。
【００６２】
また上記各実施形態において、コア層１２の組成は希土類をドープしたフッ化物ガラスに限定されない。例えば酸化物などのより一般的なガラス素材を用いるようにしても良い。
【００６３】
さらに、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、例えば導波路パターンなど、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００６４】
【発明の効果】
以上詳しく述べたように本発明によれば、レーザ光源との光結合効率を高められ、これによりエネルギーロスを最小限に抑えることの可能な光波長変換器とその製造方法を提供することができる。また本発明によれば、組成の制限を緩和でき、簡易に製造することの可能な光波長変換器とその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わるアップコンバージェンス光導波路１１を示す斜視図。
【図２】高出力型半導体レーザ１の出射光端面を示す図。
【図３】図１のアップコンバージェンス光導波路１１の作用原理を説明するための横断面図。
【図４】図１のアップコンバージェンス光導波路１１を製造する手順を示す図。
【図５】図１のアップコンバージェンス光導波路１１を製造する手順を示す図。
【図６】図１のアップコンバージェンス光導波路１１を製造する手順を示す図。
【図７】図１のアップコンバージェンス光導波路１１を製造する手順を示す図。
【図８】図１のアップコンバージェンス光導波路１１を製造する手順を示す図。
【図９】図１のアップコンバージェンス光導波路１１を製造する手順を示す図。
【図１０】図１のアップコンバージェンス光導波路１１の製造工程を示すフローチャート。
【図１１】図１のアップコンバージェンス光導波路１１の断面図。
【図１２】既存のアップコンバージェンス技術による光導波路の構成を、比較のため示す図。
【図１３】図１２の光ファイバ５，６の構成を示す模式図。
【図１４】本発明の第２の実施形態に関わるアップコンバージェンス光導波路１１の断面図。
【図１５】図１４のアップコンバージェンス光導波路１１の作用原理を説明するための横断面図。
【図１６】本発明に関わるアップコンバージェンス導波路の第３の実施形態を示す図。
【図１７】図１６のアップコンバージェンス導波路のＡ−Ａ断面図。
【図１８】本発明に関わるアップコンバージェンス導波路の第３の実施形態におけるコア層１２のパターンの別の例を示す図。
【図１９】本発明の他の実施の形態に係わるアップコンバージェンス光導波路１１を示す図。
【図２０】本発明の他の実施の形態に係わるアップコンバージェンス光導波路１１を示す図。
【符号の説明】
Ｍ１〜Ｍ５…光学膜ミラー、Ｃ…コア部、１…高出力型半導体レーザ（ＬＤ）、２…非球面レンズ、３…コア、４…クラッド、５，６…光ファイバ、７…発光層、１０…レーザ共振器、１１…アップコンバージェンス光導波路、１２，２３…コア層、１３〜１６…基板、１７…レーザ入射端、１８…レーザ出射端、２０…光学系、２１…赤外線レーザ光、２２…レーザ光、３０，３１，３３，３６…部材、３４…封着ガラス膜、３５…有機接着剤、３７…露出面、３８，３９…端面、４１…光学膜、４２…フッ化物膜、４３…フッ化物膜、４４…ガラス膜[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical wavelength converter for obtaining visible light, ultraviolet light, and the like from laser light by an up-conversion technique, and a method for manufacturing the same. In particular, the present invention relates to an optical wavelength converter for obtaining high-power laser light and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
A laser light source device is used for applications such as data reading / writing on an optical recording medium. In recent years, research on a high-output type light source device has been conducted, and application to applications such as a projection TV, a liquid crystal projector, and a traffic signal has begun to be studied. In such applications, it is required that the output light wavelength can be arbitrarily set to some extent. However, it is difficult to obtain light in a short wavelength region directly from a laser light source at a high output. Therefore, the output light wavelength of the laser light source is converted by an up-conversion technique.
[0003]
Up convergence is a method in which a rare earth metal is converted to a high energy level by introducing excitation light (for example, infrared light) into an optical medium such as an optical fiber doped with a lanthanum rare earth element such as Er (erbium) or Pr (praseodymium). Excite to level. Then, the technique is to extract a laser beam having a wavelength corresponding to a difference in energy level by transition of the rare earth metal to a steady state. According to this technique, infrared light can be converted into short-wavelength light such as visible light in the blue region or ultraviolet light.
[0004]
By the way, in order to increase the output of the semiconductor laser light source, it is necessary to enlarge the light emitting layer in the slow axis direction. Therefore, it is known that the asymmetry of the shape of the laser output light becomes remarkable. For example, the emission shape of a high-output infrared semiconductor laser has a width of about 100 μm in the slow axis direction while the emission shape in the fast axis direction is 1 to 2 μm, and the spread in the slow axis direction is larger than that in the fast axis direction. Extremely wide. On the other hand, since the core diameter of the optical fiber for excitation is about 10 μm, it is very difficult to secure the optical coupling efficiency between the two. No matter how precisely the position of the light source and the fiber is adjusted using a complicated optical system, the coupling efficiency obtained by the existing technology is at most less than 10%.
[0005]
Further, the material of the excitation optical fiber is generally a heavy metal fluoride glass having a small phonon energy. However, this glass is easily crystallized, and it is difficult to form a fiber. Further, ZBLAN (ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF) -based glass, which is most often studied for use in this kind of application, has a problem that the weather resistance to humidity is poor and the degree of aging is large.
[0006]
Related techniques are disclosed in Patent Documents 1 and 2 below. According to the technique described in Patent Literature 1, an optical amplifier and a glass for an optical fiber that do not contain an alkali metal or an alkaline earth metal are provided. This document discloses a planar optical waveguide structure doped with a rare earth element, which can obtain laser light in an infrared band of 1 to 2 nm used for information communication. Patent Literature 2 discloses an optical waveguide that is not applied to upconvergence but can reduce internal loss.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-9-105965 (paragraph numbers [0034] to [0041], FIG. 4)
[0008]
[Patent Document 2]
JP-A-7-333452 (paragraph numbers [0034] to [0041], FIG. 4)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the existing up-conversion technology has a disadvantage that it is difficult to increase the coupling efficiency with the pumping fiber because the shape of the high-power laser light is extremely flat, and the energy loss is large. In order to increase the coupling efficiency even slightly, a complicated optical system using an aspherical lens or the like and high-precision alignment control are required, resulting in an increase in device size and poor production yield. Also occurs. Even if such measures are taken, the obtained coupling efficiency is at most about 10%, and further technical improvement is awaited.
[0010]
In addition, fluoride glass used as a core material to increase the luminous efficiency of rare earths needs to take measures such as crystallization and inclusion of air bubbles at the time of preparation, such as enclosing in nitrogen. Complicated processing is required. Further, this kind of glass material has a disadvantage that it is weak to humidity and the degree of aging is large.
[0011]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical wavelength converter capable of improving the optical coupling efficiency with a laser light source and thereby minimizing energy loss, and a method of manufacturing the same. It is in. It is another object of the present invention to provide an optical wavelength converter which can be easily manufactured by alleviating compositional restrictions and a method for manufacturing the same.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an optical wavelength converter according to the present invention is an optical wavelength converter that converts a wavelength of a laser beam by injecting the laser beam into an excitation medium (for example, a core layer 12) to which a rare earth is added. The excitation medium is laminated in a film shape on a plate-shaped first optical member (for example, the substrate 13) having a lower refractive index than the excitation medium, and a second optical member having a lower refractive index than the excitation medium is formed on the laminated surface. A rectangular parallelepiped member (e.g., a member 33) formed of a layered member in which members (e.g., the substrate 14) are laminated; and a surface parallel to the longitudinal direction of the rectangular parallelepiped member and orthogonal to the lamination surface, and each Third and fourth optical members (for example, substrates 15 and 16) having a low refractive index, and first and second reflective members respectively formed on both longitudinal end surfaces of the rectangular parallelepiped member to form a laser resonator structure. Element For example characterized by comprising an optical film mirrors M1, M2).
[0013]
By taking such measures, the excitation medium is sandwiched between the four surfaces by the substrate, and has a strip shape corresponding to the thickness of the laminate, the width of the rectangular parallelepiped member, and the length in the longitudinal direction of the rectangular parallelepiped member. The first and second reflective members are formed on end faces in the longitudinal direction. When laser light is incident on one of the end faces, laser resonance occurs and the laser light is wavelength-converted to a shorter wavelength.
[0014]
In addition, the shape of the laser incident end face is a rectangle whose sides are the thickness of the lamination of the excitation medium and the width of the rectangular parallelepiped member. This is similar to the shape of the emission surface of the semiconductor laser. Of course, by adjusting the thickness of the lamination of the excitation medium and the cutout width of the rectangular parallelepiped member, it is possible to easily make the same shape as the emission surface of the semiconductor laser. That is, according to the present invention, it is possible to easily form the shape of the excitation medium serving as the core in a shape that matches the emission shape of the laser light. Therefore, the optical coupling between the laser light source and the optical wavelength converter can be greatly improved without requiring a complicated optical system, and the loss of energy can be easily reduced.
[0015]
Further, according to the present invention, since the core can be formed by a so-called thin film forming technique such as sputtering, CVD (Chemical Vapor Deposition), or vapor deposition, the core can be easily formed without being restricted by crystallization, generation of bubbles, and the like. It is possible to proceed with the manufacturing procedure without any limitation on the material or the material. As a result, the core material having the best luminous efficiency can be selected, and the wavelength conversion efficiency can be further improved.
[0016]
Further, according to the present invention, the excitation medium has a configuration in which four surfaces are sandwiched between four substrates. This makes it easy to form a reflective member on the incident end face and the output end face of the laser beam, and also enhances the weather resistance of the excitation medium due to the protective effect of the substrate and the reflective member. Of course, since processing such as forming into a fiber shape is not required, the material of the substrate itself can be made more resistant to weathering and aging.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing an up-convergence optical waveguide 11 according to an embodiment of the present invention. The up-convergence optical waveguide 11 up-converts laser light incident from a high-power semiconductor laser (LASER Diode: hereinafter, referred to as LD) inside the optical waveguide structure, and converts light having a shorter wavelength than the incident light. Emit. The up-convergence optical waveguide 11 is used, for example, for the purpose of generating RGB light required for image display inside a projection TV.
[0018]
In FIG. 1, a core layer 12 is covered with substrates 13, 14, 15, 16 such as glass. The core layer 12 is formed by laminating a fluoride glass to which a rare earth element such as Er, Pr, Yb (ytterbium) is added on the substrate 13 by a so-called thin film forming technique such as sputtering, CVD, or vapor deposition. You. The substrates 14, 15, and 16 are formed so as to cover the core layer 12 by the thin film forming technique or the technique such as the fusion bonding and the bonding, and have an optical refractive index smaller than that of the core layer 12. As a result, an optical waveguide structure having the core layer 12 as a core and the substrates 13, 14, 15, and 16 as clads is formed.
[0019]
Both ends of the up-convergence optical waveguide 11 are finished to an optical polishing level, and an optical film mirror M1 is formed at the laser input end 17 and an optical film mirror M2 is formed at the laser output end 18. The optical film mirror M1 has a transmittance of 100% for incident infrared light and a reflectance of 100% for red light or green light. The optical film mirror M2 has a transmittance of 5 to 90% for red light or green light and a reflectance of 100% for infrared light. Each of the optical film mirrors M1 and M2 is a so-called half mirror. As a result, a laser resonator is formed, and the infrared light incident from the laser incident end 17 is excited in the core layer 12, wavelength-converted, and output from the laser emitting end 18.
[0020]
FIG. 2 is a diagram showing an emission light end face of the high-power LD1. Generally, the light emitting layer 7 of the semiconductor laser has a thickness of several μm in the fast axis direction and a width several times that in the slow axis direction. However, as the output increases, the spread in the slow axis direction increases. growing. In recent infrared lasers, the thickness of the light-emitting layer is 1-2 μm, whereas the width may be several hundred μm. The laser incident end 17 and the core layer 12 of the up-convergence optical waveguide 11 in FIG. 1 can be formed according to the shape of the flat light emitting layer.
[0021]
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the operation principle of the up-convergence optical waveguide 11 of FIG. In FIG. 3, an infrared laser beam 21 emitted from the high-power LD 1 is focused on a laser incident end 17 of the up-convergence optical waveguide 11 via an optical system 20. Then, the rare earth ions in the core layer 12 are excited, and visible light in the red or green band is generated by the transition of the energy level. That is, the laser resonance 22 in the core layer 12 generates and outputs the red or green band laser light 22.
[0022]
4 to 9 are views showing a procedure for manufacturing the up-convergence optical waveguide 11 of FIG. FIG. 4 shows a state where the core layer 12 is laminated on the substrate 13 with a predetermined thickness. The member in this state is denoted by reference numeral 30.
FIG. 5 shows a state where the substrate 14 is overlapped and joined to the laminated surface of the core layer 12 of the member 30. The member in this state is denoted by reference numeral 31. The substrate 14 is melt-bonded, for example, by heating to a temperature near the transition or softening point of the core layer 12 while applying pressure while being superposed on the member 30. Alternatively, the substrate 14 is bonded to the member 30 via an organic adhesive (shown in FIG. 7 and denoted by a reference numeral 35) having low optical absorption and a lower refractive index than the core layer 12.
[0023]
FIG. 6 shows a state in which the member 31 is cut at a predetermined width t1 in a direction (horizontal direction in the figure) orthogonal to the thickness direction of the member 31 and a member 33 having a rectangular parallelepiped shape is cut out. As shown, member 33 has a longitudinal direction along its cut surface. Immediately after the cutting step, since the cut surface of the member 33 is roughly disturbed, the cut surface is finished to a so-called optical surface polishing by a method such as lapping.
[0024]
FIG. 7 shows a state where the substrate 15 is joined to the member 33. The member in this state is denoted by reference numeral 36. The substrate 15 is melt-bonded to the member 33 via a sealing glass film 34 for pressure and heat bonding. The refractive index of the sealing glass film 34 is smaller than the refractive index of the core layer 12. Alternatively, the substrate 15 is adhesively bonded to the member 33 via the organic adhesive 35. As shown in the following FIG. 8, the width of the core layer 12 may be changed with respect to the longitudinal direction of the member 33.
[0025]
FIG. 8 is a diagram illustrating a state where the width of the core layer 12 is changed with respect to the member 33. That is, the width of the core layer 12 can be changed by grinding or optically polishing the exposed surface 37 of the core layer 12 of the member 36. For example, it is possible to finish the so-called tapered shape in which the widths at both ends are T1 and T2 and T1> T2. By setting the wider end face as the pumping light input end and the narrower end face as the extraction end of the wavelength-converted laser light, the coupling efficiency with the LD can be further increased, and the excitation light density inside the core layer 12 can be increased. To increase the output light intensity.
[0026]
FIG. 9 shows a state where the substrate 16 is joined to the member 36. The substrate 16 is bonded to a member 36 via a sealing glass film 34 or an organic adhesive 35. Both end surfaces 38 and 39 of the member in this state are polished, and an optical film mirror M1 is formed on the polished end surface 38 and an optical film mirror M2 is formed on the end surface 39, respectively. Through the above procedure, the up-convergence optical waveguide 11 of the present embodiment is completed.
[0027]
Assuming that the end face 38 is on the incident side of the excitation light and the end face 39 is on the output side of the laser light, the optical film mirror M1 has approximately 100% transmittance for the excitation light and approximately 100% for the wavelength-converted laser light. Have a reflectivity. Further, the optical film mirror M2 is made to have a reflectance of about 100% for the excitation light and to have a transmittance of about 5 to 90% for the wavelength-converted laser light. As a result, a laser resonator structure is formed in the core layer 12, and the excitation light is wavelength-converted to a shorter wavelength and output from the end face 39. Such optical film mirrors M1 and M2 can be formed of, for example, a dielectric thin film.
[0028]
FIG. 10 is a flowchart summarizing the above procedure. As shown in FIG. 10, first, the core layer 12 is laminated on one plate surface of the substrate 13 by a thin film forming technique such as sputtering, CVD, or vapor deposition (Step S1). Next, the substrate 14 is overlaid on the lamination surface of the core layer 12 and laminated by a method such as melting or bonding (step S2).
[0029]
Next, the member 31 formed by the processes up to step S2 is divided into a plurality of pieces at a predetermined cutout width t1, and the member 33 is cut out (step S3). Next, both cross sections of the member 33 are polished so as to be optical surfaces (Step S4). Next, the substrates 15 and 16 are joined to the polished surface of the member 33 by a technique such as melting or bonding (step SS5).
[0030]
Next, the end faces 38 and 39 in the longitudinal direction of the member formed by the processes up to step S5 are polished so as to be optical surfaces (step S6). Then, the optical film mirrors M1 and M2 are formed on the polished end faces (step S7).
[0031]
FIG. 11 is a sectional view of the up-convergence optical waveguide 11 formed by the above procedure. In FIG. 10, the core layer 12 formed near the center of the cross section is surrounded by substrates 14 to 16. In FIG. 10, each of the substrates 14 to 16 is bonded to the core layer 12 via the optical film 41. The optical film 41 may be a deteriorated layer due to the melting of each of the substrates 14 to 16, the organic adhesive 35, or a thin film such as MgF2 (magnesium fluoride). In short, the refractive index of the optical film 41 surrounding the core layer 12 is made smaller than the refractive index of the core layer 12. Thereby, the optical film 41 plays a role as a cladding layer, and the excitation light is confined inside the core layer 12.
[0032]
By using the optical film 41 as a cladding layer, the refractive indexes of the substrates 14 to 16 are arbitrary. As a result, the range of selection of the materials of the substrates 13 to 16 is expanded, and it becomes possible to arbitrarily select a material suitable for workability, weather resistance, thermal expansion characteristics, heat conduction characteristics, and the like. Conversely, when the optical film 41 is not provided, a substrate directly in contact with the core layer 12 has a role as a cladding layer. In this case, the material of the substrate serving as the cladding layer is limited, but the manufacturing process can be simplified.
[0033]
As described above, in the present embodiment, the core layer 12 to which the rare earth represented by the lanthanum is added is laminated on the substrate 13 having a lower refractive index than the core layer 12 by a thin film forming technique such as sputtering, CVD, or vapor deposition. . Next, a substrate 14 made of the same material as the substrate 13 is laminated on the lamination surface of the core layer 12, cut into a predetermined width, and polished (wrapped). Further, substrates 15 and 16 are joined to the cut surface to form an optical waveguide having a shape in which the substantially strip-shaped core layer 12 is covered with clad layers (substrates 13 to 16). Further, the optical film mirrors M1 and M2 are formed on the end face of the optical waveguide.
[0034]
FIG. 12 is a diagram showing a conventional configuration for realizing up convergence for comparison. Conventionally, optical fibers 5 and 6 with a diameter of about 10 μm to which rare earth is added are used as an excitation medium. The optical fiber 5 is doped with, for example, Er or Pr, and the optical fiber 6 is doped with Tm (thulium) or the like.
[0035]
Optical film mirrors M1 and M2 and optical film mirrors M3 and M4 are formed on the end faces of the optical fibers 5 and 6, respectively, and laser resonators 10-1 and 10-2 are formed. In FIG. 12, the laser light output from the high-power LD 1 is incident on the first-stage laser resonator 10-1 via the aspherical lens 2, and is up-converted. Thereby, for example, the laser light in the infrared light region is converted into the red or green region. This wavelength-converted light output is incident on the next-stage laser resonator 10-2 and is further up-converted to obtain a laser beam in the blue or ultraviolet region.
[0036]
FIG. 13 is a schematic diagram showing a configuration of the optical fibers 5 and 6. The optical fibers 5 and 6 comprise a core 3 doped with a rare earth element and a clad 4 surrounding the core 3 in a ring or column shape. The cross-sectional shape becomes the incident end face shape of the laser resonators 10-1 and 10-2.
[0037]
In the configuration as shown in FIG. 12, the shape of the laser light emitted from the high-power LD 1 is significantly different from the shape of the incident end face of the first-stage laser resonator 10-1. As a result, the optical coupling efficiency is degraded, and the energy loss is large. Further, an optical system having a complicated mechanism such as the aspherical lens 2 is required, and precise optical axis alignment is required. Therefore, there are problems such as a complicated manufacturing process and an increase in size.
[0038]
Further, it is necessary to use a fluoride glass as a material for the optical fibers 5 and 6 in order to increase the conversion efficiency. This kind of glass has very poor weather resistance as typified by ZBLAN (ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF), and must be used in a nitrogen (N2) atmosphere, especially when protected from humidity. In addition, it is not easy to use. Furthermore, this material is easy to crystallize, and requires precise temperature control in forming a fiber. These make the manufacturing process very complicated.
[0039]
On the other hand, according to the present embodiment, the core layer 12 as the excitation medium can be formed from the beginning by making the shape substantially the same as the shape of the laser beam emitted from the high-power LD 1. As a result, the optical coupling efficiency can be dramatically increased, and the loss of energy can be minimized. Further, a complicated optical system is not required, that is, the optical system 20 may be a simple one such as a cylindrical lens, and the optical axis can be easily aligned.
[0040]
Further, the up-convergence optical waveguide 11 of the present embodiment is manufactured by a process mainly based on a technique such as thin film formation and bonding, and thus can be manufactured by a very simple procedure. In addition, there are no notable restrictions on the material and composition of the core layer 12 and the substrates 13 to 16 due to their shapes and manufacturing procedures. Therefore, it is possible to select a material with a focus on the luminous efficiency of the core layer 12 and the environmental resistance of the substrates 13 to 16 irrespective of generation of crystallization, bubbles, and the like.
[0041]
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, as shown in FIG. 3, the core layer 12 is formed of a single-layer film. This structure can be compared with the laser resonator 10-1 shown in FIG. 12, and can convert infrared light into, for example, a long wavelength visible light region. Here, a form that can be converted from infrared light through a long wavelength region to a blue or ultraviolet light region with a shorter wavelength will be described.
[0042]
FIG. 14 is a sectional view of the up-convergence optical waveguide 11 according to the present embodiment. In FIG. 14, the core part C includes a plurality of core layers 12 and 23. The core layer 23 is formed so as to be sandwiched between the two core layers 12 vertically. That is, the core portion C includes three sub-layers in the thickness direction.
[0043]
These sub-layers are formed by repeating a plurality of lamination steps in step S1 of FIG. That is, after laminating the core layer 12 on one surface of the substrate 13, further laminating the core layer 23, and laminating the core layer 12 thereon, the three-layer core portion C as shown in FIG. Can be formed. The following manufacturing procedure is the same as in FIG.
[0044]
In the present embodiment, the refractive index of the core layer 23 in FIG. Thus, the laser light incident on the core portion C can be oscillated in a state where the laser light is confined in the core portion C. Further, the composition of the core layer 23 is different from that of the core layer 12, and Tm or the like is added in addition to Er or the like.
[0045]
FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining the operation principle of the up-convergence optical waveguide 11 of FIG. In FIG. 15, reference numerals M3 and M4 are optical film mirrors. The infrared laser light 21 incident on the up-convergence optical waveguide 11 via the optical film mirror M3 is first up-converted in the core layer 12 to a red or green band as an intermediate wavelength. The intermediate wavelength light reaches the core layer 23 by reciprocating between the optical film mirrors M3 and M4, and is further up-converted to a region such as a blue or ultraviolet band.
[0046]
In general, laser light in a short wavelength region such as a blue or ultraviolet band has a high energy, so that it is difficult to obtain the laser light by direct wavelength conversion from infrared laser light. Therefore, in the present embodiment, a laser beam in a short wavelength region from infrared light can be obtained by forming a core portion C by laminating sub-layers having different compositions so that so-called two-stage excitation can be performed. Like that.
[0047]
The two-stage excitation method is generally known, for example, with the configuration shown in FIG. However, in FIG. 12, when the intermediate wavelength light output from the laser resonator 10-1 is collected again and introduced into the laser resonator 10-2, an optical coupling loss occurs, resulting in an energy loss. On the other hand, in the present embodiment, the infrared light can be up-converted only in the core portion C without exposing the intermediate wavelength light to the outside, and the wavelength conversion requiring much energy can be realized with high efficiency. .
[0048]
(Third embodiment)
FIG. 16 is a diagram showing a third embodiment of the up-convergence waveguide according to the present invention. The core layer 12 of this up-convergence waveguide is formed by patterning in a zigzag shape as shown in FIG. Such a pattern can be formed by a photoetching process used in semiconductor manufacturing technology. That is, as shown in FIG. 16B, the core layer 12 is laminated on the substrate 13, and unnecessary portions are removed from the state by a photoetching process. After the desired pattern is formed, the core layer 12 is bonded to the substrate 14 via, for example, an organic adhesive 35.
[0049]
FIG. 17 is a sectional view of the up-convergence waveguide of FIG. 16 taken along the line AA. By forming the zigzag pattern, the pattern of the core layer 12 appears regularly in the AA cross section.
[0050]
The zigzag pattern in FIG. 16A is formed such that a plurality of refraction portions are exposed on the end surfaces of the substrates 13 and 14, and an optical film mirror M5 that totally reflects the excitation laser light and the oscillation light is formed on the exposed surfaces. Is done. An optical film mirror M1 is formed on the laser incident end face, and an optical film mirror M2 is formed on the laser emitting end face. When the transmittance of the optical film mirror M1 is determined so that infrared light having a wavelength of 835 nm is totally transmitted and red (R), green (G), and blue (B) visible light are totally reflected, a laser resonator structure is formed. The incident infrared laser light 21 is wavelength-converted in the core layer 12 and output as laser light 22.
[0051]
By forming the pattern as shown in FIG. 16, the length of the up-convergence waveguide can be easily extended. That is, in the existing up-conversion technology, the length of the optical fiber may reach several meters, but according to the present embodiment, such a long optical waveguide can be realized relatively easily.
[0052]
Although a single-layer film is shown as the core layer 12 in this embodiment as shown in FIG. 17, the same manufacturing method can be applied to the case where the core layer 12 is formed in a multilayer structure as shown in FIGS. Steps can be applied.
[0053]
FIG. 18 is a diagram illustrating another example of the pattern of the core layer 12 in the present embodiment. In this configuration, the core layer 12 is formed in a so-called meandering shape. This eliminates the need for a mirror film at the bent portion of the pattern, thereby simplifying the manufacturing process.
[0054]
According to the photo etching process, various other patterns such as a spiral pattern can be formed. In short, the length of the optical waveguide can be easily extended by patterning and forming the core layer 12 in a one-stroke pattern.
[0055]
As described above, according to the present embodiment, the shape of the core layer 12 can be freely determined by the photo-etching process, whereby the length of the core layer 12 can be extended with a small size, and efficient wavelength conversion can be achieved. Can be realized.
[0056]
As described above, according to the above embodiments, for example, the following effects can be obtained. That is, according to the present embodiment, the substantially rectangular core layer 12 having a shape corresponding to the emission shape of the excitation light output from the high-power LD 1 can be easily formed. Therefore, compared with the conventional technology in which pumping light is introduced into an up-conversion fiber having a diameter of about 10 μm, the lens system can be simplified, the position can be easily adjusted, and the efficiency of pumping light introduction is greatly improved. An optical waveguide can be formed.
[0057]
The core layer 12 is formed by a technique such as sputtering, CVD, or vapor deposition. Therefore, even if a material such as fluoride glass is used, it is not necessary to consider crystallization, generation of bubbles, and the like. Similarly, almost no fluoride element conventionally added for the purpose of forming a fiber shape is required. Therefore, it is possible to select a glass composition that can excite rare earth ions most efficiently.
[0058]
From these facts, according to each of the above-described embodiments, it is possible to provide an optical wavelength converter capable of improving the optical coupling efficiency with the laser light source and minimizing the energy loss, and a method of manufacturing the same. In addition, it is possible to provide an optical wavelength converter that can be easily manufactured by relaxing the restrictions on the composition and a method for manufacturing the same.
[0059]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment.
FIGS. 19 and 20 are views showing an up-convergence optical waveguide 11 according to another embodiment of the present invention. FIG. 19 shows an up-convergence optical waveguide 11 in which the cross-sectional area (or width or thickness) of the core layer 12 is changed in the longitudinal direction. Such an embodiment can be realized by processing in a thin film forming process or a lapping process. That is, the core layer 12 may have a shape in which the thickness is gradually reduced or the width is narrowed from the introduction side of the excitation light or the extraction side of the emission laser to the center. By doing so, the optical coupling efficiency and the laser light extraction efficiency can be easily increased, and the excitation light density in the core layer 12 can be increased to further increase the wavelength conversion efficiency.
[0060]
FIG. 20 shows a multilayer film in which an oxide such as SiO 2 or a fluoride film 43 having a wide non-absorption band and a rare earth material of Pr, Eb, Tm, or a fluoride film 42 doped with these rare earth materials are alternately laminated. A glass film 44 formed by sandwiching between substrates 13 and 14 via an optical film 41 serving as a layer is shown. In particular, the composition of the fluoride film 42 can be a composition solely for efficiently performing laser emission, and the emitted light is propagated through an oxide film such as SiO 2 or the fluoride film 43 having a wide non-absorption band. The optical film 41 is formed using a material having a low refractive index such as MgF2.
[0061]
With such a structure, all films can be formed using a single element or two or three elements. This can prevent a change in composition, segregation, and the like, which are likely to occur when forming the rare earth-added glass film. In addition, light absorption can be reduced and the transmittance can be kept good over the far infrared to ultraviolet region. That is, deterioration of light transmittance and increase of light absorption can be suppressed, which is particularly advantageous when obtaining a high-power ultraviolet laser beam.
[0062]
Further, in each of the above embodiments, the composition of the core layer 12 is not limited to the rare-earth-doped fluoride glass. For example, a more general glass material such as an oxide may be used.
[0063]
Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying constituent elements such as a waveguide pattern in an implementation stage without departing from the scope of the invention. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Further, components of different embodiments may be appropriately combined.
[0064]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide an optical wavelength converter capable of increasing the optical coupling efficiency with a laser light source and thereby minimizing energy loss, and a method of manufacturing the same. . Further, according to the present invention, it is possible to provide an optical wavelength converter which can relax the restriction on the composition and can be easily manufactured, and a manufacturing method thereof.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an up-convergence optical waveguide 11 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an output light end face of the high-power semiconductor laser 1;
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the operation principle of the up-convergence optical waveguide 11 of FIG. 1;
FIG. 4 is a view showing a procedure for manufacturing the up-convergence optical waveguide 11 of FIG. 1;
FIG. 5 is a view showing a procedure for manufacturing the up-convergence optical waveguide 11 of FIG. 1;
FIG. 6 is a view showing a procedure for manufacturing the up-convergence optical waveguide 11 of FIG. 1;
FIG. 7 is a view showing a procedure for manufacturing the up-convergence optical waveguide 11 of FIG. 1;
FIG. 8 is a diagram showing a procedure for manufacturing the up-convergence optical waveguide 11 of FIG.
FIG. 9 is a view showing a procedure for manufacturing the up-convergence optical waveguide 11 of FIG. 1;
FIG. 10 is a flowchart showing a manufacturing process of the up-convergence optical waveguide 11 of FIG. 1;
FIG. 11 is a sectional view of the up-convergence optical waveguide 11 of FIG. 1;
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of an optical waveguide using an existing up-convergence technique for comparison.
FIG. 13 is a schematic diagram showing a configuration of optical fibers 5 and 6 of FIG.
FIG. 14 is a sectional view of an up-convergence optical waveguide 11 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining the operation principle of the up-convergence optical waveguide 11 of FIG. 14;
FIG. 16 is a diagram showing a third embodiment of the up-convergence waveguide according to the present invention.
17 is a sectional view of the up-convergence waveguide of FIG. 16 taken along the line AA.
FIG. 18 is a view showing another example of the pattern of the core layer 12 in the third embodiment of the up-convergence waveguide according to the present invention.
FIG. 19 is a diagram showing an up-convergence optical waveguide 11 according to another embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a diagram showing an up-convergence optical waveguide 11 according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
M1 to M5: Optical film mirror, C: Core part, 1: High power semiconductor laser (LD), 2: Aspherical lens, 3: Core, 4: Cladding, 5, 6: Optical fiber, 7: Light emitting layer, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Laser resonator, 11 ... Up convergence optical waveguide, 12,23 ... Core layer, 13-16 ... Substrate, 17 ... Laser entrance end, 18 ... Laser exit end, 20 ... Optical system, 21 ... Infrared laser beam, 22 ... Laser light, 30, 31, 33, 36 ... member, 34 ... sealing glass film, 35 ... organic adhesive, 37 ... exposed surface, 38, 39 ... end surface, 41 ... optical film, 42 ... fluoride film, 43 ... fluoride film, 44 ... glass film

Claims

希土類を添加した励起媒体にレーザ光を入射して当該レーザ光の波長を変換する光波長変換器において、
前記励起媒体よりも屈折率の低い平板状の第１の光学部材に前記励起媒体を膜状に積層し、その積層面に前記励起媒体よりも屈折率の低い第２の光学部材を積層した層状部材からなる直方体状部材と、
この直方体状部材の長手方向と平行でかつ前記積層面と直交する面に接合され、それぞれ前記励起媒体よりも屈折率の低い第３および第４の光学部材と、
前記直方体状部材の長手方向の両端面にそれぞれ形成されレーザ共振器構造を形成する第１および第２の反射性部材とを具備することを特徴とする光波長変換器。In an optical wavelength converter that converts a wavelength of the laser light by injecting the laser light into the excitation medium to which the rare earth is added,
A layered structure obtained by laminating the excitation medium in a film shape on a flat first optical member having a lower refractive index than the excitation medium, and laminating a second optical member having a lower refractive index than the excitation medium on the lamination surface. A rectangular parallelepiped member made of a member,
Third and fourth optical members that are joined to a surface parallel to the longitudinal direction of the rectangular parallelepiped member and orthogonal to the lamination surface, and each having a lower refractive index than the excitation medium;
An optical wavelength converter, comprising: first and second reflective members formed on both end surfaces in the longitudinal direction of the rectangular parallelepiped member to form a laser resonator structure.

前記励起媒体は前記層状部材の厚み方向に対してそれぞれ屈折率の異なる複数の副層を備えることを特徴とする請求項１に記載の光波長変換器。The optical wavelength converter according to claim 1, wherein the excitation medium includes a plurality of sub-layers having different refractive indexes in a thickness direction of the layered member.

前記複数の副層のうち前記レーザ光が入射される副層の屈折率を最も低くし、このレーザ光が入射される副層に隣接して積層される副層から順次段階的に屈折率を高くしたことを特徴とする請求項２に記載の光波長変換器。Of the plurality of sub-layers, the refractive index of the sub-layer into which the laser light is incident is the lowest, and the refractive index is sequentially and gradually increased from the sub-layer laminated adjacent to the sub-layer where the laser light is incident. 3. The optical wavelength converter according to claim 2, wherein the height is increased.

前記第３および第４の光学部材は前記直方体状部材に溶融接合されることを特徴とする請求項１に記載の光波長変換器。The optical wavelength converter according to claim 1, wherein the third and fourth optical members are fusion-bonded to the rectangular parallelepiped member.

前記第３および第４の光学部材は前記励起媒体よりも屈折率の低い接着剤を介して前記直方体状部材に接着されることを特徴とする請求項１に記載の光波長変換器。The optical wavelength converter according to claim 1, wherein the third and fourth optical members are bonded to the rectangular parallelepiped member via an adhesive having a lower refractive index than the excitation medium.

前記励起媒体は前記第１の光学部材に対して薄膜形成技術により積層されることを特徴とする請求項１に記載の光波長変換器。The optical wavelength converter according to claim 1, wherein the excitation medium is laminated on the first optical member by a thin film forming technique.

前記励起媒体の断面積を前記直方体状部材の長手方向に対して変化させたことを特徴とする請求項１に記載の光波長変換器。The optical wavelength converter according to claim 1, wherein a cross-sectional area of the excitation medium is changed with respect to a longitudinal direction of the rectangular parallelepiped member.

希土類を添加した励起媒体にレーザ光を入射して当該レーザ光の波長を変換する光波長変換器において、
前記励起媒体よりも屈折率の低い平板状の第１の光学部材と、
この第１の光学部材の一方の板面に、前記励起媒体を複数の屈折部を有するジグザグ状にパターニングして形成される光導波路と、
この光導波路に前記励起媒体よりも屈折率の低い接合部材を介して積層される前記励起媒体よりも屈折率の低い第２の光学部材と、
前記励起媒体に前記レーザ光が入射された場合に前記複数の屈折部において当該レーザ光を反射してレーザ共振器構造を形成する反射手段とを具備することを特徴とする光波長変換器。In an optical wavelength converter that converts a wavelength of the laser light by injecting the laser light into the excitation medium to which the rare earth is added,
A plate-shaped first optical member having a lower refractive index than the excitation medium;
An optical waveguide formed on one plate surface of the first optical member by patterning the excitation medium in a zigzag shape having a plurality of refraction portions;
A second optical member having a lower refractive index than the excitation medium stacked on the optical waveguide via a bonding member having a lower refractive index than the excitation medium;
An optical wavelength converter, comprising: reflection means for reflecting the laser light at the plurality of refraction portions to form a laser resonator structure when the laser light is incident on the excitation medium.

希土類を添加した励起媒体にレーザ光を入射して当該レーザ光の波長を変換する光波長変換器において、
前記励起媒体よりも屈折率の低い平板状の第１の光学部材と、
この第１の光学部材の一方の板面に前記励起媒体を一筆書き状にパターニングして形成される光導波路と、
この光導波路に前記励起媒体よりも屈折率の低い接合部材を介して積層される前記励起媒体よりも屈折率の低い第２の光学部材と、
前記励起媒体の両端部に形成され当該励起媒体に前記レーザ光が入射された場合に当該レーザ光を反射してレーザ共振器構造を形成する反射手段とを具備することを特徴とする光波長変換器。In an optical wavelength converter that converts a wavelength of the laser light by injecting the laser light into the excitation medium to which the rare earth is added,
A plate-shaped first optical member having a lower refractive index than the excitation medium;
An optical waveguide formed by patterning the excitation medium in a one-stroke pattern on one plate surface of the first optical member;
A second optical member having a lower refractive index than the excitation medium stacked on the optical waveguide via a bonding member having a lower refractive index than the excitation medium;
Light wavelength conversion, comprising: reflection means formed at both ends of the excitation medium and reflecting the laser light when the laser light is incident on the excitation medium to form a laser resonator structure. vessel.

前記励起媒体は、蛇行状に形成されることを特徴とする請求項９に記載の光波長変換器。The optical wavelength converter according to claim 9, wherein the excitation medium is formed in a meandering shape.

前記励起媒体は、螺旋状に形成されることを特徴とする請求項９に記載の光波長変換器。The optical wavelength converter according to claim 9, wherein the excitation medium is formed in a spiral shape.

前記励起媒体は、前記第１の光学部材の一方の板面にフォトエッチングプロセスにより積層されることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載の光波長変換器。The optical wavelength converter according to any one of claims 8 to 11, wherein the excitation medium is laminated on one surface of the first optical member by a photoetching process.

希土類を添加した励起媒体にレーザ光を入射して当該レーザ光の波長を変換する光波長変換器の製造方法であって、
前記励起媒体よりも屈折率の低い平板状の第１の光学部材に前記励起媒体を膜状に積層する第１工程と、
前記励起媒体の積層面に当該励起媒体よりも屈折率の低い第２の光学部材を積層して層状部材を形成する第２工程と、
前記層状部材をその厚み方向に対して直交する方向に所定の幅で切断して長手方向を有する直方体状部材を形成する第３工程と、
前記直方体状部材の両切断面を光学面に研磨する第４工程と、
前記研磨された直方体状部材の両切断面に前記励起媒体よりも屈折率の低い第３および第４の光学部材をそれぞれ接合する第５工程と、
前記直方体状部材の長手方向の両端面を光学面に研磨する第６工程と、
前記研磨された直方体状部材の長手方向の両端面にレーザ共振器構造を形成する第１および第２の反射性部材をそれぞれ接合する第７工程とを具備することを特徴とする光波長変換器の製造方法。A method for manufacturing an optical wavelength converter that converts a wavelength of a laser beam by irradiating the laser beam into an excitation medium to which a rare earth is added,
A first step of laminating the excitation medium in a film shape on a flat first optical member having a lower refractive index than the excitation medium;
A second step of forming a layered member by stacking a second optical member having a lower refractive index than the excitation medium on the stacking surface of the excitation medium;
A third step of cutting the layered member at a predetermined width in a direction orthogonal to the thickness direction to form a rectangular parallelepiped member having a longitudinal direction;
A fourth step of polishing both cut surfaces of the rectangular parallelepiped member to an optical surface;
A fifth step of bonding third and fourth optical members having a lower refractive index than the excitation medium to both cut surfaces of the polished rectangular parallelepiped member,
A sixth step of polishing both end faces in the longitudinal direction of the rectangular parallelepiped member to an optical surface,
A seventh step of joining first and second reflective members forming a laser resonator structure to both end faces in the longitudinal direction of the polished rectangular parallelepiped member, respectively. Manufacturing method.

前記第１工程は、前記層状部材の厚み方向に対してそれぞれ屈折率の異なる複数の励起媒体を積層する工程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の光波長変換器の製造方法。14. The method according to claim 13, wherein the first step includes a step of laminating a plurality of excitation media having different refractive indices in a thickness direction of the layered member.

前記第１工程は、前記複数の励起媒体の屈折率を隣接する励起媒体ごとに順次段階的に変化させて当該複数の励起媒体を積層する工程であることを特徴とする請求項１４に記載の光波長変換器の製造方法。15. The method according to claim 14, wherein the first step is a step of stacking the plurality of excitation media by sequentially changing the refractive indexes of the plurality of excitation media in a stepwise manner for each adjacent excitation medium. Manufacturing method of optical wavelength converter.

前記第５工程は、前記第３および第４の光学部材を前記直方体状部材に溶融接合する工程であることを特徴とする請求項１３に記載の光波長変換器の製造方法。The method according to claim 13, wherein the fifth step is a step of fusion-bonding the third and fourth optical members to the rectangular parallelepiped member.

前記第５工程は、前記第３および第４の光学部材を前記励起媒体よりも屈折率の低い接着剤を介して前記直方体状部材に接着する工程であることを特徴とする請求項１３に記載の光波長変換器の製造方法。The said 5th process is a process of adhering the said 3rd and 4th optical member to the said rectangular parallelepiped-shaped member via the adhesive agent whose refractive index is lower than the said excitation medium, The characterized by the above-mentioned. Method for manufacturing an optical wavelength converter.

前記第１工程は、薄膜形成技術により前記第１の光学部材に対して前記励起媒体を積層する工程であることを特徴とする請求項１３に記載の光波長変換器の製造方法。14. The method according to claim 13, wherein the first step is a step of laminating the excitation medium on the first optical member by a thin film forming technique.

さらに、前記直方体状部材の長手方向に対する中央部よりも端部において前記励起媒体の断面積が広くなるように当該励起媒体を形成する第８工程を備えることを特徴とする請求項１３に記載の光波長変換器の製造方法。The method according to claim 13, further comprising an eighth step of forming the excitation medium such that a cross-sectional area of the excitation medium is larger at an end portion than at a central portion in the longitudinal direction of the rectangular parallelepiped member. Manufacturing method of optical wavelength converter.

希土類を添加した励起媒体にレーザ光を入射して当該レーザ光の波長を変換する光波長変換器の製造方法であって、
前記励起媒体よりも屈折率の低い平板状の第１の光学部材の一方の板面に、前記励起媒体を複数の屈折部を有するジグザグ状にパターニングして光導波路を形成する第１工程と、
前記光導波路に前記励起媒体よりも屈折率の低い接合部材を介して前記励起媒体よりも屈折率の低い第２の光学部材を積層する第２工程と、
前記励起媒体に前記レーザ光が入射された場合に前記複数の屈折部において当該レーザ光を反射してレーザ共振器構造を形成する反射手段を形成する第３工程とを具備することを特徴とする光波長変換器の製造方法。A method for manufacturing an optical wavelength converter that converts a wavelength of a laser beam by irradiating the laser beam into an excitation medium to which a rare earth is added,
A first step of forming an optical waveguide by patterning the excitation medium in a zigzag shape having a plurality of refraction parts on one plate surface of the first optical member having a lower refractive index than the excitation medium;
A second step of laminating a second optical member having a lower refractive index than the excitation medium via a bonding member having a lower refractive index than the excitation medium in the optical waveguide;
A third step of forming reflecting means for reflecting the laser light at the plurality of refraction portions to form a laser resonator structure when the laser light is incident on the excitation medium. Manufacturing method of optical wavelength converter.

希土類を添加した励起媒体にレーザ光を入射して当該レーザ光の波長を変換する光波長変換器の製造方法であって、
前記励起媒体よりも屈折率の低い平板状の第１の光学部材の一方の板面に前記励起媒体を一筆書き状にパターニングして光導波路を形成する第１工程と、
前記光導波路に前記励起媒体よりも屈折率の低い接合部材を介して前記励起媒体よりも屈折率の低い第２の光学部材を積層する第２工程と、
前記励起媒体の両端部に当該励起媒体に前記レーザ光が入射された場合に当該レーザ光を反射してレーザ共振器構造を形成する反射手段を形成する第３工程とを具備することを特徴とする光波長変換器の製造方法。A method for manufacturing an optical wavelength converter that converts a wavelength of a laser beam by irradiating the laser beam into an excitation medium to which a rare earth is added,
A first step of forming the optical waveguide by patterning the excitation medium in one stroke on one plate surface of the first optical member having a lower refractive index than the excitation medium;
A second step of laminating a second optical member having a lower refractive index than the excitation medium via a bonding member having a lower refractive index than the excitation medium in the optical waveguide;
A third step of forming reflection means for forming a laser resonator structure by reflecting the laser light when the laser light is incident on the excitation medium at both ends of the excitation medium. Of manufacturing an optical wavelength converter.

前記第１工程は、前記第１の光学部材の一方の板面にフォトエッチングプロセスにより前記励起媒体を積層する工程であることを特徴とする請求項２０または２１に記載の光波長変換器の製造方法。22. The optical wavelength converter according to claim 20, wherein the first step is a step of laminating the excitation medium on one plate surface of the first optical member by a photo-etching process. Method.